快速以太网和千兆以太网技术
千兆以太网的特性
由于以太网所支持的简易网络升级，以及对新应用和数据类型处理的灵活性、网络的可伸缩性，使得千兆以太网成为高速、高带宽网络的战略性选择。它主要具有以下几个特性：
·简便，直接性的高性能升级，而且无网络崩溃危险
·总体性的低开销，包括购置和维护开销
·可支持新应用和新数据类型的能力
·网络设计的灵活性
·仍然不能保证服务质量
下面分别从这几个方面详细加以阐述。
（1）简便，直接性的高性能升级，而且无网络崩溃危险
网络管理员所面临的一个重要问题是如何获得更高网络带宽，而不至于使现存的网络瘫痪。千兆以太网采用和以前的10兆、100兆以太网相同的格式，执行同样功能。这样，向更高速度网络发展时，升级就成为直接性的和增加性的。所有的三种以太网都采用同样的IEEE 802.3帧格式，同样的双工操作和流控机制。单工操作模式中，千兆以太网采用同样的基本CSMA／CD访问方式解决共享介质的冲突问题。而且千兆以太网使用同样的、由IEEE 802.3小组定义的管理对象。千兆以太网还是以太网，只是更快。
·以太网帧格式
使用局域网交换器或路由器将现有的低速以太网设备和千兆以太网设备连接很简单；利用同样的线路速率互联即可。千兆以太网使用同样的变量长度由于所有的以太网的帧格式和长度都相同，没有必要作网络的其它变动。这种革命性的网络升级途径使得千兆以太网可以“无缝”融入现存的以太网和快速以太网之中。作为对比，其它的高速网络技术使用完全不同的帧格式。举例说，ATM采用定长的数据信元。ATM和以太网、快速以太网连接时，交换器或路由器必须作ATM信元和以太网帧之间的转换。
·全双工和半双工操作
按IEEE 802.3X的规定，通过全双工、交换方式连接的两个节点可同时发送、接收数据包。千兆以太网在双工操作模式中延续同样的标准。而且千兆以太网采用标难以太网的流控方法避免网络拥塞和超载。在单工操作模式中，千兆以太网也采用同样的CSMA／CD基本访问方法，解决共享介质的访问冲突问题。千兆以太网增强了CSMA／CD的功能，以使千兆以太网在保持千兆位率的条件下仍能维持200米的网络访问距离。如没有这种功能增强，发送工作站在传送最小的以太网包时，可能在检测到冲突之前就已完成了传输，从而疏漏了这种由冲突产生的传输错误。这就会使CSMA／CD无法正常操作。为了解决上述问题，CSMA／CD的最小载波时间和以太网“槽”时间都加大了，从目前的64字节扩展到新的512字节（请注意最小的64字节包长度末受影响）。小于512字节的包加上额外载波扩充。大于512字节的包则不作扩充。因为这些修改可能影响传输小包的性能，所以在CDMS／CD算法中加入了新机制以作弥补。新机制称为包突发（packet bursting）。包突发机制使服务器、交换器和其它网络设备发送小包，以充分利用网络带宽。以双工方式操作的设备（交换器和其它缓冲型的转发设备）不作载波扩充，“槽”时间扩充和包突发修改。全双工设备仍将继续使用常规的以太网96位帧间隔（IFG）和64位的最小包长度。
·管理对象
从以太网过渡到快速以太网，大多数网络管理员所熟悉的基本管理对象仍将在千兆以太网上得以延续。例如，SNMP定义了获取设备级的以太网信息的标准方法。SNMP利用管理信息库（MIB）记录关键性的统计信息，诸如冲突计数、发送或接收的数据包、出错率等各种设备级的信息。其它的信息由远程监视（RMON）代理收集，通过网络管理的应用程序汇集各种统计数据。由于千兆以太网使用标准以太网帧，所以可以使用同样的MIB和RMON代理，在千兆速率上作网络管理。
（2）较低的总体开销
总体开销是评价新型网络技术的一个重要的因素。总体开销不仅包括购买设备的开销，还应包括培训、维护和纠错的开销。 竞争和经济发展已经将以太网的连接开销大大降低了。虽然快速以太网产品只是从1994年开始供货，但在前五年中其产品价格已经显著降低。千兆以太网将延续同样的发展过程。甚至早期产品就能提供较好的性能价格比。IEEE的目标是以100BASE－FX连接价格的2到3倍提供千兆以太网的连接。随着产品数量的增加，IC生产线会简化，低价光电设备会被研究出来，千兆以太网端口价格将不断降低。交换式千兆以太网连接开销低于622 MbPS ATM（假定物理介质相同），这是因为产品相对简单，产品数量更大。千兆以太网中继器接口大大低于622 MbPSATM。为用户提供性能价格比优越的数据中心主干网络和服务器连接的解决方案。最后，由于现有系统的用户早已熟悉了以太网技术，以太网的维护和纠错工具，以太网的支持开销将远远低于其它的技术。千兆以太网只需要对人员的进一步培训，附加性购置维护和纠错工具。除此之外，千兆以太网将比其它技术更快。一旦升级培训和升级工具完成之后，网络支持人员可以有充分信心作千兆以太网的安装和纠错工作。
（3）对新型应用和数据类型的支持
INTRANET了应用的出现预示着新数据类型发展。包括视频和音频。在过去，人们认为视频需要一种新的、专为多媒体设计的技术，但是如今由于下列因素，将数据和视频综合在以太网上已经成为可能。
· 快速以太网和千兆以太网所增大的网络带宽，和由局域网交换所增强的性能。
·新型协议的出现，诸如提供资源预留功能的资源预留协议（RSVP）
·新标准的出现，如802.1Q和802.1P，它们可支持虚拟网络（VLAN）和网络中传输数据包的优先级功能。
·广泛传播的先进视频压缩技术，如 MPEG－2。
这些技术和协议综合，使千兆以太网成为视频和多媒体通信的极其诱人的解决方案。
（4）灵活的网络互联和网络设计
网络管理员当今面临着无数个网络互联的选择，和网络设计的各种解决方案。这些抉择包括各种路由和交换网络，包括建立规模不断增长的内部网络。基于带宽要求和经费情况，以太网可为共享式的（使用中继器）或交换式的网络。然而高速网络的抉择应当不受互联方式和网络拓扑的限制。千兆以太网可以是交换、路由和共享式的。所有当今的网络互联技术，包括正在发展的如IP相关技术和第三层交换技术和千兆以太网都是兼容的，这和以太网和快速以太网的情况相同。
（5）仍然不能保证服务质量（QOS）
千兆以太网提供高速连接能力，但本身不提供完整的服务功能如服务质量（QOS），自动冗余容错，或式高层寻径功能。这些功能在其它开放标准中定义。如同所有的以太网描述，千兆以太网定义OSI协议模型的数据链路层（第二层），TCP和IP分别在传送层（第四层）和网络层（第三层）部分中定义，允许在应用之间的可靠通信服务。QOS等问题在最初的千兆以太网描述中未曾涉及，但是必须由此类标准的几种中加以定义。
